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Analyse et technologie des surfaces
séparant. La mesure de la déflexion du bras de levier est reliée à la force d’interaction pointe – surface F N selon la loi de Hooke
(7.3)
où k N est la constante de ressort du levier (en N/m) et ∆z la variation de la distance
entre la pointe du levier et la surface. La constante k N est définie par
(7.4)
où E est le module de Young et b, h et L sont la largeur, épaisseur et longueur du
levier illustrées par la figure 7.10. Les valeurs typiques de k N varient entre 0,05 et
1 N/m.
La déflexion est mesurée soit à l’aide d’un microscope à effet tunnel qui utilise
le levier comme échantillon ou par interférométrie optique ou plus simplement par
la réflexion d’un faisceau laser. Le faisceau laser (fig. 7.11) est réfléchi sur le levier
puis sur un miroir qui renvoie le faisceau sur deux photodiodes. La différence de
courant mesurée entre les deux photodiodes représente la déflexion du levier.
Selon la loi de Hooke (7.3), la force interatomique F N est proportionnelle à
k N ∆z. Pour être non destructive, F N doit être inférieure à 10 –11 N pour les molécules
biologiques et 10 –9 N pour les surfaces dites dures. Le levier possède une longueur L
entre 100 et 200 µm et est terminé par une pointe fine large de quelques atomes (fig.
7.9). Plusieurs types de pointes avec des rayons de courbure et des longueurs différentes sont utilisés selon la topographie de l’échantillon et le problème à résoudre.
Comme en STM, le AFM fonctionne en mode force constante ou hauteur constante. Notons que le mode à hauteur constante peut également s’effectuer avec la
variante de maintenir la force constante en réglant les modulations du signal en
mode «non-contact» comme illustré à la figure 7.12(c), mode par frappe périodique
(tapping) pour minimaliser le contact avec l’échantillon.
F N
k N ∆z
–
=
k N
F N
∆z
------ -
E b
⋅
4
---------- -
h
L
-- -
3
=
=
Fig. 7.10 Schéma d’un levier AFM avec P, la pointe, b la largeur, h la hauteur et L la largeur.
h
b
L
P
Analyse et technologie des surfaces
séparant. La mesure de la déflexion du bras de levier est reliée à la force d’interaction pointe – surface F N selon la loi de Hooke
(7.3)
où k N est la constante de ressort du levier (en N/m) et ∆z la variation de la distance
entre la pointe du levier et la surface. La constante k N est définie par
(7.4)
où E est le module de Young et b, h et L sont la largeur, épaisseur et longueur du
levier illustrées par la figure 7.10. Les valeurs typiques de k N varient entre 0,05 et
1 N/m.
La déflexion est mesurée soit à l’aide d’un microscope à effet tunnel qui utilise
le levier comme échantillon ou par interférométrie optique ou plus simplement par
la réflexion d’un faisceau laser. Le faisceau laser (fig. 7.11) est réfléchi sur le levier
puis sur un miroir qui renvoie le faisceau sur deux photodiodes. La différence de
courant mesurée entre les deux photodiodes représente la déflexion du levier.
Selon la loi de Hooke (7.3), la force interatomique F N est proportionnelle à
k N ∆z. Pour être non destructive, F N doit être inférieure à 10 –11 N pour les molécules
biologiques et 10 –9 N pour les surfaces dites dures. Le levier possède une longueur L
entre 100 et 200 µm et est terminé par une pointe fine large de quelques atomes (fig.
7.9). Plusieurs types de pointes avec des rayons de courbure et des longueurs différentes sont utilisés selon la topographie de l’échantillon et le problème à résoudre.
Comme en STM, le AFM fonctionne en mode force constante ou hauteur constante. Notons que le mode à hauteur constante peut également s’effectuer avec la
variante de maintenir la force constante en réglant les modulations du signal en
mode «non-contact» comme illustré à la figure 7.12(c), mode par frappe périodique
(tapping) pour minimaliser le contact avec l’échantillon.
F N
k N ∆z
–
=
k N
F N
∆z
------ -
E b
⋅
4
---------- -
h
L
-- -
3
=
=
Fig. 7.10 Schéma d’un levier AFM avec P, la pointe, b la largeur, h la hauteur et L la largeur.
h
b
L
P